Когда вы ожидаете, что случится действительно плохой опыт, а потом этого не происходит, это отчетливо положительное чувство. Новое исследование тренировки подавления страха на мышах может предложить причину: результаты не только идентифицируют точную популяцию клеток мозга, которые являются ключевыми для того, чтобы научиться больше не бояться, но также показывают, что эти нейроны – те же самые нейроны, которые помогают кодировать чувство вознаграждения.
Исследование, опубликованное янв. 14 в Neuron ученых из Института обучения и памяти Пикауэра Массачусетского технологического института, в частности, показывает, что воспоминания об угасании страха и чувство награды хранятся в нейронах, которые экспрессируют ген Ppp1r1b в задней части базолатеральной миндалины (pBLA), области, которая, как известно, определяет ассоциации с отвращением или чувствами вознаграждения, или "валентность," с воспоминаниями. Исследование проводили Сяню Чжан, аспирант, Джошуа Ким, бывший аспирант, и Сусуму Тонегава, профессор биологии и нейробиологии в лаборатории генетики нейронных цепей RIKEN-MIT в Институте обучения и памяти Пикауэра в Массачусетском технологическом институте и Ховарде. Медицинский институт Хьюза.
"Мы постоянно живем в балансе положительных и отрицательных эмоций," Тонегава сказал. "Нам нужно очень хорошо помнить опасные обстоятельства, чтобы избежать повторения подобных обстоятельств. Но если мы постоянно чувствуем угрозу, мы можем впасть в депрессию. Вам нужен способ вернуть эмоциональное состояние к чему-то более позитивному."
Преодоление страха наградой
В предыдущем исследовании Ким показал, что нейроны, экспрессирующие Ppp1r1b, кодируют полезную валентность и конкурируют с отдельными экспрессирующими Rspo2 нейронами в BLA, которые кодируют отрицательную валентность. В новом исследовании Чжан, Ким и Тонегава решили определить, лежит ли этот конкурентный баланс в основе страха и его исчезновения.
При угашении страха считается, что исходное воспоминание о страхе по существу перезаписывается новым воспоминанием, которое не вызывает страха. Например, в исследовании мышей подвергали небольшим ударам в камере, заставляя их замерзать из-за формирования пугающих воспоминаний. Но на следующий день, когда мышей вернули в ту же камеру на более длительный период времени без каких-либо дальнейших небольших потрясений, замораживание постепенно исчезло, и, следовательно, это лечение называется обучением подавлению страха. Тогда фундаментальный вопрос заключается в том, теряется ли пугающее воспоминание или просто подавляется формированием нового воспоминания во время тренировки по подавлению страха.
В то время как мыши проходили тренинг по подавлению страха, ученые наблюдали за активностью различных нейронных популяций в BLA. Они увидели, что клетки Ppp1r1b были более активными, а клетки Rspo2 менее активны у мышей, которые испытали угасание страха. Они также увидели, что в то время как клетки Rspo2 в основном активировались шоками и подавлялись во время угасания страха, клетки Ppp1r1b были в основном активны во время тренировки памяти угасания и восстановления, но подавлялись во время шока.
Эти и другие эксперименты показали авторам, что гипотетическая память об угасании страха может формироваться в популяции нейронов Ppp1r1b, и команда продолжила энергично продемонстрировать это. Для этого они использовали метод, ранее впервые применявшийся в их лаборатории для идентификации и манипулирования популяцией нейронов, которая хранит определенную информацию памяти, память "инграмма" клетки. Чжан пометил нейроны Ppp1r1b, которые активировались во время восстановления памяти об угасании страха, с помощью светочувствительного белка канала родопсина. Когда эти нейроны были активированы синим лазерным светом во время второго раунда тренировки по подавлению страха, это усилило и ускорило исчезновение. Более того, когда клетки инграммы подавлялись другим оптогенетическим методом, угасание страха было нарушено, поскольку нейроны инграммы Ppp1r1b больше не могли подавлять нейроны страха Rspo2. Это позволило памяти страха вернуть себе первенство.
Эти данные соответствовали фундаментальным критериям существования инграммных клеток для памяти об угасании страха в популяции клеток pBLA Ppp1r1b: активация и реактивация посредством отзыва и длительное и автономное поддержание приобретенной памяти об угасании.
Поскольку Ким ранее показал, что нейроны Ppp1r1b активируются вознаграждением и управляют аппетитным поведением и памятью, команда последовательно отслеживала активность клеток Ppp1r1b у мышей, которые с радостью получали водное вознаграждение, за которым следовало пищевое вознаграждение, за которым следовала тренировка угасания страха и извлечение памяти из памяти. Перекрытие нейронов Ppp1r1b, активированных угасанием страха, vs. водное вознаграждение было таким же высоким, как перекрытие нейронов, активированных водой, по сравнению с. награда за еду. И, наконец, искусственная оптогенетическая активация энграммы памяти вымирания Ppp1r1b была так же эффективна, как и оптогенетическая активация нейронов, активируемых водным вознаграждением Ppp1r1b, в управлении аппетитным поведением. И наоборот, искусственная оптогенетическая активация реагирующих на воду нейронов Ppp1r1b усиливала обучение угасанию страха так же эффективно, как и оптогенетическая активация клеток энграммы памяти угасания страха. Эти результаты демонстрируют, что исчезновение страха эквивалентно добросовестному вознаграждению и, следовательно, обеспечивает нейробиологическую основу для широко распространенного опыта повседневной жизни: пропуск ожидаемого наказания – это награда.
Что дальше?
По словам Чжана, установив эту тесную связь между угасанием страха и вознаграждением и определив генетически определенную популяцию нейронов (Ppp1r1b), которая играет решающую роль в исчезновении страха, это исследование обеспечивает потенциальные терапевтические цели для лечения расстройств страха, таких как посттравматическое стрессовое расстройство и тревога.
Тонегава сказал, что с фундаментальной научной точки зрения, каким образом тренировка по подавлению страха конкретно активирует нейроны Ppp1r1b, будет важным вопросом для решения. Более образно, результаты, показывающие, как нейроны Ppp1r1b преобладают над нейронами Rspo2 при угасании страха, поднимают интригующий вопрос о том, может ли реципрокная динамика также возникать в мозге и поведении. Расследование "угасание радости" с помощью этих механизмов может стать интересной темой исследования.